漏磁無損檢測速度效應(yīng)仿真研究畢業(yè)論文

ANSYS電磁場分析的圖形用戶界面方式和命令流方式與其他ANSYS有限元分析產(chǎn)品一樣，ANSYS電磁場分析同樣提供了圖形用戶界面與命令流兩種方式供用戶選擇。3.3.2ANSYS電磁場分析的應(yīng)用領(lǐng)域ANSYS電磁場分析首先求解出電磁場的矢量磁勢和標(biāo)量電勢，然后經(jīng)后處理得到其他電磁場物理量，如磁力線分布、磁通量密度、電場分布、渦流電場、電感、電容以及系統(tǒng)能量損失等。因此，ANSYS可有效地對(duì)如下領(lǐng)域進(jìn)行分析：電力發(fā)電機(jī)磁帶/磁盤驅(qū)動(dòng)器變壓器騾線管傳感器電動(dòng)機(jī)磁成像系統(tǒng)天線輻射內(nèi)旋加速器等離子體裝置磁懸浮裝置 第4章漏磁檢測中速度效應(yīng)的研究漏磁檢測法是對(duì)鐵磁性材料進(jìn)行無損檢測的主要方法之一,因其具有對(duì)檢測環(huán)境要求低、可進(jìn)行快速在線檢測、對(duì)多種缺陷都可進(jìn)行有效識(shí)別等優(yōu)點(diǎn),在管材、板材、鋼絲繩、鑄件等的檢測領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用,尤其在地下油氣管道的檢測方面占有重要地位。.隨著我國能源戰(zhàn)略的發(fā)展,油氣管道數(shù)量的快速增長帶來了巨大的油氣管道檢測的市場.漏磁檢測技術(shù)因其對(duì)檢測環(huán)境要求低、可進(jìn)行快速在線檢測、對(duì)多種管道缺陷都可進(jìn)行有效識(shí)別等優(yōu)點(diǎn),在管道檢測領(lǐng)域占據(jù)了重要地位,越來越引起國內(nèi)外學(xué)者們的濃厚興趣.漏磁檢測法是通過測量被磁化的鐵磁材料工件表面泄漏的磁場強(qiáng)度來判定工件缺陷的大小,它是建立在鐵磁性材料的高磁導(dǎo)率這一特性上.漏磁法的檢測原理是利用外加磁場使鐵磁性材料被磁化,當(dāng)材料有缺陷時(shí)缺陷處導(dǎo)磁率將發(fā)生變化,導(dǎo)致磁力線彎曲畸變,并有一部分磁力線擴(kuò)散泄漏出材料表面,通過檢測該泄漏磁場的變化信號(hào)就能有效地檢測出缺陷的存在.4.1漏磁檢測中的速度效應(yīng)4.1.1速度效應(yīng)的原理在漏磁檢測過程中,漏磁檢測設(shè)備運(yùn)動(dòng)速度的增加引起磁極附近的感應(yīng)渦流,渦流引起的磁場疊加在原有磁場上,使原有漏磁場發(fā)生了改變.在靜態(tài)下,不考慮速度因素,由Maxwell方程推導(dǎo)出的磁場微分方程為其中,A→表示磁矢勢,J表示電流密度,μ表示磁導(dǎo)率.由于在實(shí)際在線檢測過程中設(shè)備是運(yùn)動(dòng)的,因此必須考慮速度因素的影響,此時(shí)的磁場微分方程變?yōu)槠渲?σ為電導(dǎo)率,v→為檢測裝置運(yùn)行的速度.在高速檢測情況下,方程(2)右端的后兩項(xiàng)反映了檢測速度對(duì)檢測信號(hào)的影響[5],其中方程(2)右端第二項(xiàng)體現(xiàn)磁矢勢變化感應(yīng)的渦流,其大小同磁矢勢變化頻率成比例;第三項(xiàng)體現(xiàn)出速度感應(yīng)的渦流,其大小同速度及磁場強(qiáng)度成比例.這兩項(xiàng)直接影響了漏磁檢測信號(hào).4.1.2漏磁檢測信號(hào)的分析這部分內(nèi)容是仿真結(jié)果分析得到的結(jié)論，應(yīng)放到最后這部分內(nèi)容是仿真結(jié)果分析得到的結(jié)論，應(yīng)放到最后1、信號(hào)基線的變化隨著檢測速度的增加,霍爾傳感器輸出信號(hào)的基線幅值發(fā)生了改變.圖2所示為不同檢測速度下不同放大倍數(shù)的霍爾傳感器輸出信號(hào)的基線變化情況.由于霍爾傳感器安放方向的不同,徑向信號(hào)和軸向信號(hào)的基線一個(gè)呈上升趨勢,一個(gè)呈下降趨勢,變化都非常明顯,其中徑向信號(hào)變化幅度大于軸向信號(hào)的變化幅度.對(duì)于放大倍數(shù)較大的傳感器,其基線變化就更加顯著.基線的漂移引起漏磁檢測信號(hào)的失真,對(duì)徑向漏磁檢測信號(hào)的影響更加明顯.隨著速度的提高,信號(hào)的下半部失真越來越嚴(yán)重.當(dāng)檢測速度達(dá)到4.5m/s以上時(shí),放大倍數(shù)較大的傳感器輸出的徑向信號(hào)已達(dá)極限,漏磁信號(hào)產(chǎn)生了嚴(yán)重失真,這樣的信號(hào)已無法進(jìn)行缺陷的識(shí)別與檢測.2、漏磁信號(hào)的變化隨著速度的增加,漏磁信號(hào)的形狀也有較明顯的變化.,軸向和徑向漏磁信號(hào)的幅值在高速時(shí)都有所減少,信號(hào)的前后沿坡度變小,且信號(hào)峰值的位置發(fā)生偏移.信號(hào)幅值的減小影響了對(duì)缺陷深度的測量,信號(hào)峰值位置的偏移影響了對(duì)缺陷寬度的測量.3、速度效應(yīng)對(duì)不同深度缺陷的漏磁信號(hào)的影響速度效應(yīng)對(duì)漏磁信號(hào)的影響隨缺陷深度的不同而變化.,隨著缺陷深度的減少,速度效應(yīng)的影響越來越大:漏磁信號(hào)的幅值更小,形狀畸變得更嚴(yán)重.所以,深度較淺的缺陷的漏磁場比較深的缺陷的漏磁場更易被影響,在高速檢測的情況下,淺缺陷的檢測更加困難.4.2利用ANSYS具體操作在寫這部分之前，應(yīng)把要仿真的問題描述清楚，包括模型、相關(guān)材料等在寫這部分之前，應(yīng)把要仿真的問題描述清楚，包括模型、相關(guān)材料等（1）定義工作標(biāo)題和文件名步驟：進(jìn)入ANSYS程序指定工作標(biāo)題指定工作文件名指定電磁分析選項(xiàng)每個(gè)圖都要編號(hào)、命名：每個(gè)圖都要編號(hào)、命名定義單元類型和材料屬性步驟：定義單元類型定義材料類型包括：空氣磁導(dǎo)率、磁化器磁導(dǎo)率、磁化器矯頑力、管道壁BH曲線。生成幾何模型可通過菜單操作：Preprocessor-Modeling-Create-Areas-Rectangle-ByDimensions也可以在命令輸入窗口直接輸入命令，即可得到圖形命令流和菜單操作分開寫。命令流和菜單操作分開寫命令如下：/FILNAME,MFL,0/TITLE,MFL*SET,DEPTH,50!缺陷深度*SET,LENGTH,0.010!缺陷長度*SET,T,0.008!管壁厚度RECTING,0.085,0.105,0.05,0.41,!軛鐵（x1,x2;y1,y2）RECTING,0.105,0.135,0.05,0.13,!磁體RECTING,0.105,0.135,0.33,0.41,!鋼刷RECTING,0.135,0.185,0.05,0.13,!磁體RECTING,0.135,0.185,0.33,0.41,!鋼刷RECTING,0.185,0.193,0,0.46,!管壁RECTING,0.185+T*DEPTH*0.01,0.193,0.23-0.5*LENGTH,0.23+0.5*LENGTH,!缺陷RECTNG,0,0.243,0,0.46,!空氣AOVLAP,ALLNUMCMP,ALL也可按材料顯示界面即得到如下圖形對(duì)模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分（5）求解運(yùn)算，得到磁力線分布。（6）設(shè)置參考點(diǎn)，進(jìn)行分析可在缺陷附近尋找兩個(gè)參考點(diǎn)，得到圖形。即可得到X軸曲線和Y軸曲線加入速度因素進(jìn)行分析靜態(tài)分析和速度分析分為兩節(jié)內(nèi)容靜態(tài)分析和速度分析分為兩節(jié)內(nèi)容加入速度因素除在原有的單元類型外還要添加另一個(gè)單元類型，且再這個(gè)單元類型中加入一個(gè)速度參數(shù)。即：還要在材料屬性中加入：管壁電阻率、缺陷電阻率。即：通過新的運(yùn)算即可得到新的磁力線分布（9）設(shè)置參考點(diǎn)得到新的X軸、Y軸曲線（10）設(shè)置不同的速度值比較得到的曲線4.3得出結(jié)論4.3.1信號(hào)基線的變化隨著檢測速度的增加,霍爾傳感器輸出信號(hào)的基線幅值發(fā)生了改變，.由于霍爾傳感器安放方向的不同，徑向信號(hào)和軸向信號(hào)的基線一個(gè)呈上升趨勢，一個(gè)呈下降趨勢，變化都非常明顯,其中徑向信號(hào)變化幅度大于軸向信號(hào)的變化幅度。對(duì)于放大倍數(shù)較大的傳感器，其基線變化就更加顯著.基線的漂移引起漏磁檢測信號(hào)的失真，對(duì)徑向漏磁檢測信號(hào)的影響更加明顯。隨著速度的提高，信號(hào)的下半部失真越來越嚴(yán)重。當(dāng)檢測速度達(dá)到一定值，放大倍數(shù)較大的傳感器輸出的徑向信號(hào)到達(dá)極限，漏磁信號(hào)產(chǎn)生了嚴(yán)重失真，這樣的信號(hào)已無法進(jìn)行缺陷的識(shí)別與檢測。4.3.2漏磁信號(hào)形狀的變化隨著速度的增加，漏磁信號(hào)的形狀也有較明顯的變化。軸向和徑向漏磁信號(hào)的幅值在高速時(shí)都有所減少，信號(hào)的前后沿坡度變小,且信號(hào)峰值的位置發(fā)生偏移。由于缺陷的識(shí)別和檢測依賴信號(hào)的幅值和形狀,信號(hào)幅值的減小影響了對(duì)缺陷深度的檢測,信號(hào)形狀的變化影響了對(duì)缺陷形狀的檢測。4.3.3結(jié)論隨著漏磁檢測裝置速度的增加,漏磁檢測中的速度效應(yīng)越來越明顯,使得漏磁信號(hào)發(fā)生基線漂移、幅值減小、形狀畸變等變化,這些變化直接影響了缺陷的識(shí)別與檢測。4.4ANSYS分析的程序全部程序如下：/FILNAME,MFL,0/TITLE,MFL*SET,DEPTH,50*SET,LENGTH,0.010*SET,T,0.008/PREP7UIMP,1,MURX,,,1,UIMP,2,MURX,,,1.05,UIMP,2,MGXX,MGYY,MGZZ,-896000,,,UIMP,3,MURX,,,1.05,UIMP,3,MGXX,MGYY,MGZZ,896000,,,UIMP,4,MURX,,,186000,TB,BH,5,,15,,TBMODIF,1,1,500TBMODIF,1,2,0.39TBMODIF,2,1,1000TBMODIF,2,2,0.82TBMODIF,3,1,2000TBMODIF,3,2,1.3TBMODIF,4,1,2500TBMODIF,4,2,1.44TBMODIF,5,1,3000TBMODIF,5,2,1.51TBMODIF,6,1,4000TBMODIF,6,2,1.61TBMODIF,7,1,5000TBMODIF,7,2,1.69TBMODIF,8,1,6000TBMODIF,8,2,1.73TBMODIF,9,1,7000TBMODIF,9,2,1.77TBMODIF,10,1,8000TBMODIF,10,2,1.8TBMODIF,11,1,9000TBMODIF,11,2,1.83TBMODIF,12,1,10000TBMODIF,12,2,1.84TBMODIF,13,1,15000TBMODIF,13,2,1.95TBMODIF,14,1,20000TBMODIF,14,2,2.01TBMODIF,15,1,24000TBMODIF,15,2,2.05MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,RSVX,5,,1.7e-07!管壁電阻率MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,RSVX,6,,1.0e+18!缺陷電阻率MPTEMP,,,,,,,,MPTEMP,1,0MPDATA,MURX,6,,1ET,1,PLANE53KEYOPT,1,3,1ET,2,PLANE53KEYOPT,2,3,1KEYOPT,2,2,1R,1,,,,,,,RMORE,5,,,,！速度項(xiàng)RECTING,0.085,0.105,0.05,0.41,RECTING,0.105,0.135,0.05,0.13,RECTING,0.105,0.135,0.33,0.41,RECTING,0.135,0.185,0.05,0.13,RECTING,0.135,0.185,0.33,0.41,RECTING,0.185,0.193,0,0.46,RECTING,0.193-T*DEPTH*0.01,0.193,0.23-0.5*LENGTH,0.23+0.5*LENGTH,RECTNG,0,0.243,0,0.46,AOVLAP,ALLnumcmp,allASEL,S,AREA,,7!材料分配ASEL,A,AREA,,8ASEL,A,AREA,,9!ASEL,A,AREA,,1AATT,1,,1,0ASEL,S,AREA,,4AATT,2,,1,0ASEL,S,AREA,,2AATT,3,,1,0ASEL,S,AREA,,3ASEL,A,AREA,,5ASEL,A,AREA,,6AATT,4,,1,0ASEL,S,AREA,,10AATT,5,,2,0ASEL,S,AREA,,1AATT,6,,2,0ASEL,ALLSMRTSIZE,1!網(wǎng)格劃分AMESH,ALLAREF,ALLAREF,ALLAREF,10AREF,1/solusolvefinish/POST1PLF2D,50,0,10,1!SAVE,MFL,db,FINISH結(jié)束語通過近四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我對(duì)線性規(guī)劃的一些問題有了基本的了解，尤其是通過對(duì)于我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題《大型稀疏矩陣最大特征根的快速算法及程序設(shè)計(jì)》的學(xué)習(xí)，使我增長了很多知識(shí)。在這期間通過老師的講解，查閱資料和相關(guān)書籍，使我了解和學(xué)習(xí)了很多課本上未學(xué)過的知識(shí)。例如，我學(xué)習(xí)了求解矩陣最大特征根的方法——冪法，如何根據(jù)矩陣特點(diǎn)選擇合理的存儲(chǔ)方式，并進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取等。簡單了解了鞍點(diǎn)算法，加強(qiáng)了對(duì)程序設(shè)計(jì)的一般步驟的學(xué)習(xí)。另外，通過這次設(shè)計(jì)使我認(rèn)識(shí)到了自己知識(shí)的淺薄、能力的不足，所以在以后的學(xué)習(xí)和生活中，要培養(yǎng)自己對(duì)待任何事物都要有嚴(yán)謹(jǐn)和積極進(jìn)取的態(tài)度。由于設(shè)計(jì)時(shí)間和本人能力有限，未能對(duì)許多問題做出更深刻的分析，在論文中還有很多膚淺和不足之處，所以錯(cuò)誤和疏漏在所難免。敬請各位老師批評(píng)指正！參考文獻(xiàn)格式不對(duì)，按要求修改格式不對(duì)，按要求修改[1]丁中平，無損檢測中的漏磁檢測法原理與實(shí)踐[J].電測與儀表,1995,32(6):15-18.[2]余浩然，吳斌,陳麗萍,等.漏磁通法油氣管道在線檢測技術(shù)[J].實(shí)用測試技術(shù),1997,23(5):1-9.[3]黃松嶺，管道漏磁檢測中的信號(hào)處理，無損檢測，20002[4]康宜華，磁性無損檢測技術(shù)中的信號(hào)處理技術(shù)，無損檢測，20006[5]王慶國，漏磁場無損檢測中鐵磁材料內(nèi)部磁場分布的研究，無損檢測，2001,1[6]何輔云，石油管道的高速檢測與缺陷識(shí)別，無損檢測，2000,5[7]P.A.Ivanov,Z.Zhang,Magneticfluxleakagemode